刘顺祥 陈永康
摘 要:汽车制动活动中,其进行回收制动能量时,车辆动能并无法完全转化为电能而积累在储能装置中。制动过程中相对会产生诸多动能的损失,例如其空气阻力及机械能的损失、滚动阻力的损失、制动效力的损失等等,而平均来说也仅仅只回收了约50~60%的机械动能。
关键词:能量回收;最大化;再生控制
1 影响电动汽车制动能量回收最大化的主要因素
1.1 电机
电机设备的外化特性,即可决定在一定转速下的再生制动效能所能输出的最大阙值[1]。而电机的功率特性,则取决于电机的最大功率与基速,外特性如图1所示。电机在其基速标准之下输出转矩而保持恒定值,功率与转速呈一定比例;而若处于基础速度之上时,转矩输出值随着转速增加而相应的持续性减小,其总功率的输出值相对保持恒定。
1.2 蓄电池
蓄电池的工作情况,取决于输出性能及其能量管理方式,主要體现在sos和最大充电功率两个模块。每一种电池对芯片所承受的运行范围都固定的限额,过充和过放超出了范围都不利于电池的正常运行。例如,锂离子电池sos的运行范围为30%~70% ,此段为“主动充区域”。而若是电池的芯片超过了70%,再生制动系统则会产生中断充电现象。汽车制动过程的反应速度较快,蓄电池的芯片、温度以及内阻的变化相对来说是微乎其微的,因此蓄电池的开路电压则相对不变,即相应的降低蓄电池的受损耗程度。
1.3 液压制动系统
若电动汽车处于停止运行状态,其电机自身在再生制动状态下的能力输出持续性消减,同时我们知道汽车内部的电气系统产生运行故障的几率较大,为确保液压制动系统运行的安全性与稳定性,即需要改良液压制动系统组织机构使其更为精确化与稳定化,稳定输出其充足的制动动力,如此即是确保为制动能量回收率的最大化奠定良好的基础。
2 基于再生制动控制的相关优化策略分析
2.1 普通制动力分配控制策略
并行制动力分配策略。简单来说,即是基于本原机械制动系统,而施加电机制动系统,两者联动开展同步制动[2]。以机械为主、电机为辅,能量回收率有一定限定范围。如图2所示,此控制体系共具两个门限额定值,当其较低强度Z约等于1.0时,则交由电机阻力矩单独输出的制动活动阻力矩的现实需求;当制动强度处于正常范围内,驱动轴则由电机阻力矩与机械制动力矩联合产生作用,辅动轴仍属于机械制动,并且后轴的制动力矩根据传统制动系统中的制动力分配系数进行精确分配所得。当处于紧急制动(Z处于0.6~0.7)时,电机阻力矩通常设置为零,仅机械制动系统提供制动阻力矩。
就期望I曲线制动力分配控制策略来看,此控制手段对于其硬件需求的改动影响较小,可行性较高,仅仅使用比例阀即可确保制动力矩要求的稳定性,因此其运行成本较低,在现阶段大部分混合动力汽车以及纯电动汽车中得到了广泛运用,虽然其能量回收率提升程度不高,但其稳定可靠性值得一提。
2.2 EBD控制策略
首先,判断电机转速是否等于即超过500R/min,若非紧急制动,则直接转换为机械制动,再生制动系统则不同步参与制动。若是,对其制动力矩的现实需求与再生制动的最大程度进行类比分析,若再生制动系统所输出的最大阻力矩,超过了制动活动所需的现实需求,则其所有阻力矩只能取决于再生制动系统的提高而此才能满足再生制动能量的最大化回收。而再生制动系统所输出的最大阻力矩比所需要的机械制动力小时,再进行相应的动能补充即可。但若是前轴的制动力矩的现实需求,同样小于再生制动活动的阻力矩,则前轴的制动力矩同样也取决于再生系统。若是其超过电机阻力矩,则前轴的机械制动也同步展开双向制动,其参与比例约为前轴所需现实力矩减去再生制动系统的最大制动力。
3 结语
再生制动、防抱死制动与电子制动力分配的集成控制,三者联动工作的协调性,是研究重点之一。不断进行综合控制程序与控制权的研发,即可相对实现汽车制动能量回收的最大化,又可优化车辆制动的安全性及其稳定性。
再生制动系统的运行过程中,变速器的速比值,是影响电机转速及其工作效率的主要营因素。因此就纯电动汽车来说,若是自动变速器等则可以有效且大幅度的提升制动能量的回收程度。而如何实现再生制动系统运行过程中变速器与电机控制的更加协调性,即是提高整车能量回收率的关键点所在。
再生制动系统控制手段的优化。电机制动全面退下之后,机械制动如何精准、快速的补位,如何才能提高其舒适度且保证车辆运行与制动的安全性和稳定性,对制动控制手段的实际效能还具有较大的上升空间。
参考文献:
[1]李古月,李军.基于回收能量最大化的再生制动系统分析[J].汽车工业研究,2017(07):56-60.
[2]陈燕,贝绍轶,汪伟,蔡银贵,朱燕燕.基于EMB与EBD的电动汽车制动能量回收系统研究[J].现代制造工程,2016(12):62-66.



